基于运动目标的OBF方法检测性能分析

航空磁异常探测是航空反潜的重要技术手段。现有的磁异常探测方法多是基于静止目标的假设条件,本文基于标准正交基分解(OBF)方法,建立了运动目标下的OBF检测模型,并给出了理论推导,分析说明了运动目标对OBF方法检测性能的影响,最后给出了不同目标速度和航向下的计算机仿真结果,验证了理论分析的正确性。

OBF分解与BP网络在船舶磁场信号检测中的应用

针对水中兵器探测船舶磁场信号时信噪比较低的问题,提出了基于OBF分解与BP网络的船舶磁场信号检测算法。首先采用BP网络对测量数据进行预处理,滤除大部分环境磁噪声;再采用OBF分解算法对网络输出信号进行检测,提取归一化能量信号作为检验统计量。试验结果表明,本文算法可以显著提高信噪比,增强对船舶磁场信号的检测能力,性能明显优于直接采用OBF分解的检测算法。

基于小波域OBF分解的磁异常信号检测算法

针对传统的OBF分解算法在非高斯噪声下检测性能较差的问题,提出了基于小波域OBF分解的磁异常信号检测算法。首先对含噪信号进行小波分解,提取最后一层的低频分量;再对低频分量作OBF分解,提取能量特征信号进行门限检测。试验结果表明,该算法显著增强了非高斯噪声下微弱磁异常信号的检测效果。

基于OBF神经网络的温度传感器非线性补偿方法

针对热敏电阻温度传感器应用中存在的非线性问题,提出应用递推最小二乘法训练正交基(OBF)神经网络进行非线性补偿的方法。研究结果表明,与RBF神经网络非线性补偿模型和BP神经网络非线性补偿模型相比,该正交基神经网络非线性补偿模型具有误差小,精度高,训练次数少的优点,故为一种有效的非线性补偿方法,在测控领域具有实用价值。

基于卡亨南-洛维展开的修正OBF磁目标检测方法

针对磁异信号的检测通常会受到地磁噪声干扰的问题,在磁干扰补偿研究的基础上,提出一种基于卡亨南-洛维展开的修正OBF磁目标检测方法。首先构建磁干扰的椭球拟合模型,通过求解拟合模型的系数实现对干扰的总体补偿,补偿精度约30 nT;再利用卡亨南-洛维展开对OBF检测算法进行修正,提升有色背景噪声下的信号检测能力;最后开展无人机探测磁目标的实验研究,实验结果表明,修正的OBF检测算法具有更佳的检测效果,尤其是针对低信噪比目标的检测优势明显,信噪比增益提升约2 dB。

非高斯背景噪声下的微弱磁异常信号检测算法

针对传统的OBF分解算法在非高斯噪声下检测性能较差的问题,提出了一种带通滤波结合OBF分解的磁异常信号检测算法。首先,根据磁异常信号的频域特征,设计了Parks-McClellan最优FIR滤波器。通过对含噪信号的带通滤波,实现对非高斯噪声的近似高斯化,同时最大程度地保留磁异常信号的信息。然后,对滤波后的信号进行OBF分解,提取能量特征信号进行门限检测。最后,分别采用仿真数据和实测数据对算法进行了验证。结果表明:改进后的算法有效地提高了信噪比,增强了非高斯噪声下微弱磁异常信号的检测能力,解决了OBF在非高斯下检测性能差的问题。

MIMO系统一种新的功率分配算法及容量分析

在不额外增加发射功率和带宽消耗的情况下,注水功率分配算法能够获得最大的多输入多输出(MI-MO)系统容量.基于拉格朗日乘数法,推导给出了MIMO系统注水功率分配算法的显式解.利用信道冲激响应矩阵的奇异值分解(SVD)算法,推导给出了注水功率分配算法MIMO系统的容量分析公式.利用数字波束形成(DBF)技术,提出了一种新的功率分配算法,推导给出了该算法MIMO系统的容量分析公式.仿真结果表明,提出的功率分配算法的系统容量虽然略低于注水功率分配算法的系统容量,但它的计算复杂度较低.

基于有限反馈机会波束的无线传感器网络

无线传感器网络中的传感器要把被监测的数据有效地传输到远端的收集器,且其节点的能量有限,为了提高衰落无线信道中无线传感器网络通信的有效性,提出基于有限反馈机会波束的无线传感器网络,基站设置多天线,传感器节点设置单天线,构成MISO系统,在每一时隙基站选择处于峰值状态的传感器节点进行通信。设置反馈门限,当传感器节点的接收信干噪比大于反馈门限时,对信干噪比进行量化,再将量化电平反馈给基站;否则,无需进行量化和反馈。以吞吐量最大化为原则设定最佳反馈门限和量化电平,在瑞利块衰落信道中对系统进行仿真,结果表明:随着节点数的增加,该系统的反馈数可降至传统模拟反馈的1%以下,大大降低了反馈量,提高了系统的效率和节点能量利用率。

一种无线认知网络中的自适应波束成型模式选择算法

为了能够在避免对主用户干扰的同时,进一步提高频谱的利用效率,提出了一种自适应的波束成型模式选择算法。针对当前的认知网络很少考虑在空间上将主从用户进行分离,将多天线技术引入无线认知网络,利用其提供的空间自由度,从用户基站在主用户信道的零空间内设计发射波束,这样可以使得2个网络共存时,主用户能够无干扰地进行数据传输。同时,随着发射信噪比的变化,从用户基站自适应地在机会式波束成型和正交空分多址2种模式间进行选择,从而最大化网络的容量。分析和仿真结果都表明,这是一种解决网络共存、提高频谱效率的有效方法。

一种基于目标特征和背景特征的联合磁异常检测方法

目标特征和背景特征是影响磁异常检测方法性能的主要因素,为了更有效地实现磁异常检测,本文基于标准正交基分解(OBF)和最小熵滤波(MED)方法,提出一种联合检测方法,并分析说明了联合检测方法的基本思想和实现方法,最后给出了基于实测数据的计算结果,验证了理论分析的正确性。

面向对象的智能化磁盘OSD的研究与实现

随着信息存储技术的发展,现有的存储设备越来越不满足构建大型存储系统的需要。本文研究了存储设备在存储系统中的行为方式,构造了面向对象的智能化磁盘设备OSD的体系结构,并在使用OSD实现的网络存储系统中测试了其功能和性能。

机会波束中的发射波束自适应截断

为了快速有效地选择最优发射波束和降低多用户多输入单输出系统中反馈用户的个数，提出了在系统中自适应截断机会波束的技术。该技术以最大化吞吐量为原则在用户端预先设定信干噪比截断门限，只有接收信干噪比大于门限值时才向基站反馈；基站截断没有反馈信息的发射波束，以达到优化随机发射波束、降低波束间干扰、最大化系统容量的目的；通过预先设置的截断门限可以显著减少用户反馈，提高资源利用率。在瑞利衰落信道中分析与仿真了自适应截断机会波束的容量性能和反馈量，得到不同环境中的最优截断门限，仿真结果表明最优门限下的自适应截断技术降低了系统反馈，提高了机会波束系统的吞吐量。

MIMO系统中基于微时隙波束选择的机会波束形成性能仿真

文章研究了可以获得MIMO系统慢衰落信道中下行链路多用户分集增益和复用增益的机会波束形成(OBF)技术,并将其扩展到接收端多天线的情况下,发射端采用基于微时隙的波束选择技术进一步提高系统容量。每个微时隙基站利用随机产生的酉矩阵将M个数据子流承载在M个随机波束上进行发送,根据每个用户的反馈信干噪比机会地决定接收用户。最后系统选择使其容量最大的正交酉矩阵发送数据,并用注水算法进行功率分配进一步提高系统吞吐量。文中提出方法的优点在于,在接收端多天线的情况下系统通过波束选择技术进一步提高系统吞吐量。

基于自适应截断机会波束的无线传感器网络

衰落环境会造成无线传感器网络性能急剧下降,为了提高衰落通信信噪比,讨论了在单跳网络的中心节点设置多天线阵列,通过采用截断机会波束技术,并选择状态好的传感器节点来提高衰落信道性能的方案。分析了采用自适应机会波束后节点的反馈量以及信干噪比分布函数的变化,并对系统进行仿真,验证了自适应截断机会波束系统能够提高节点信干噪比和系统容量。

多用户MIMO系统中机会波束截断的信道反演

针对下行链路多用户MIMO系统,提出了一种简单的基于机会波束截断的信道反演方法。机会波束形成可以用最小的反馈获得MIMO系统慢衰落信道中下行链路的多用户分集增益和复用增益。在机会波束形成进行自适应信道截断的基础上,使各通信用户的信干噪比(SINR)相同,改善了系统的误比特率性能。仿真结果表明,总的用户数为30时,系统误比特率性能提高3～4dB。信道反演比注水功率分配简单,降低了系统复杂度。

MIMO-OFDM系统中机会波束成型技术的性能

未来移动通信系统广泛将多输入输出(MIMO)和正交频分复用(OFDM)技术相结合,以提高系统数据速率和频谱利用率。在MIMO-OFDM系统中采用机会波束成型(Opportunistic Beamforming)技术,可以人工地将用户信道变换为快衰落的信道,使得系统吞吐率最大化。通过分析了MIMO-OFDM系统中机会波束成型多用户分集系统的系统结构和系统性能,对接收端采用不同结构接收机对系统性能的影响做了比较。理论分析表明在MIMO-OFDM系统中使用机会波束成型技术可以提高系统吞吐率,数值仿真结果证明了理论分析方法和结论的正确性。

基于正交基函数-编辑距离的低信噪比下磁异常信号相似性度量方法

针对低信噪比下磁异常信号相似性难以度量的问题,该文提出基于正交基函数(OBF)分解和编辑距离法(EDR)相结合的OBF-EDR磁异常信号相似性度量方法。该方法通过对磁异常信号进行正交基函数分解得到离散基函数系数,根据背景噪声与基函数不相关的特性提高离散基函数系数信噪比,利用编辑距离法对离散基函数系数进行相似性计算从而间接实现对磁异常信号的相似性度量。仿真测试表明OBF-EDR方法相较于EDR算法可在更低信噪比情况下对磁异常信号进行相似性度量。

基于声磁复合的磁异常探测与定位

为提高在低信噪比条件下复杂水下环境中磁异常物体的位置探测精度,采用声呐系统提供初始目标定位,将磁强计按照一定配置排布以获得磁异常测量数据。将目标视为磁偶极子,磁异常在一个方向的梯度可以由3个线性无关的函数组合而成,据此可以利用声呐提供的位置初始值,结合总场磁强计提供的数据,使用L-M算法解算出偶极子的位置信息。为了降低噪声对位置解算的影响,本文对2个传感器之间噪声的相关性对数据进行预处理,进而推导出了磁异常物体位置的精确计算公式。结果表明,当信噪比为-10 dB时,该方法的求解相对误差小于5%,可为复杂环境下磁异常精密探测提供理论依据。

随机波束形成技术的仿真研究

多用户分集是多用户无线通信中固有的分集,而它受制于用户信道的动态范围,为此可通过随机波束形成技术(OBF)来增大信道变化的动态范围,从而提高多用户分集。本文中我们讨论了现有的几种随机波束形成方案:传统的随机波束形成,多权重随机波束形成,基于信道记忆的随机波束形成和更为简单的随机相位波束形成。在此基础上,也得出基于记忆和多权重的随机相位波束形成,并通过仿真比较其和常规OBF的性能。

Generation of Multiple Weights in the Opportunistic Beamforming Systems

A new scheme to generate multiple weights used in opportunistic beamforming (OBF) system is proposed to deal with the performance degradation due to the fewer active users in the OBF system. In the proposed scheme, only two mini-slots are employed to create effective channels, while more channel candidates can be obtained via linearly combining the two effective channels obtained during the two mini-slots, thus increas-ing the multiuser diversity and the system throughputs. The simulation results verify the effectiveness of the proposed scheme.